JPS5847240Y2 - 内燃機関用改質ガス発生装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はアルコールもしくはアルコールヲ含ム混合液を
少なくとも水素を含む改質ガスに変換しこのガスを内燃
機関に供給する改質ガス発生装置に関するものである。

内燃機関の有害排気ガス低減を目的として燃料を改質反
応器により水素等を含む改質ガスに変換する装置が提案
されているが、この燃料としてガソリン、軽油、灯油等
の環式炭化水素あるいはガム質を有する炭化水素を用い
た場合、改質反応器内に設けた触媒の表面に反応時生成
される煤やタール分が蓄積する欠点がある。

また触媒としてはセラミックスの担体よりなる一体型触
媒を用いており強度的に弱く内燃機関等の振動による触
媒の破損の欠点、あるいは改質反応器が反応熱源として
排気ガス熱を利用する場合に釦いては熱伝導度が悪いこ
とにより改質反応の効率が良くないという欠点がある。

本考案は上記点に鑑みアルコールもしくはアルコールを
含む混合液を改質反応器にて水素を含む改質ガスに変換
し、ｌたこの反応を良好に促進する触媒として金属を担
体とする一体型触媒を用いることにより、煤あるいはタ
ール分の新色が僅かで、しかも触媒が強度的に強く、か
つ熱伝導性に優れ改質反応の効率にも優れた改質ガス発
生装置を提供することを目的とするものである。

以下本考案を図に示す実施例について説明する。

第１図は本考案装置を用いた内燃機関の系統図で１はエ
アクリーナ、２は吸入管、３は改質ガスと空気とを混合
する混合器、４は一般に用いられている気化器、５は内
燃機関、６は排気管、Ｔは排気管６内に設けた改質反応
器、８は改質反応器７内の上流側に設けた点火装置、９
はアルコールタンク、１０は導管、１１ａはアルコール
タンク９内のアルコール（もしくはアルコールを含む混
合液）を圧送する燃料ポンプ、１１ｂは燃料ポンプ１１
ａから圧送されるアルコールの供給量を制御するアルコ
ール量制御装置、１２は空気導管、１３ａは空気ポンプ
、１３ｂは空気ポンプから送られる空気の供給量を制御
する空気量制御装置、１４は改質反応器γ内に設けた触
媒、１５は改質反応器７と混合器３とを接続する導管、
１６はこの導管１５に設けられ改質ガスを冷却する冷却
器である。

第２図は第１図に示した改質反応器７部の拡大模式図で
、改質反応器１は排気管６のうち内径の拡大された大径
部６ａに設けられている。

この大径部６ａの排気ガス入口側には排気ガスの熱が最
適に分散するよう邪魔板１９を設けである。

反応器γのこの大径部６ａが面する部分には貫通穴を有
する多数のパイプ２０が配列され、このパイプ２０の周
囲には第３図に示すようにフィン状の多数の金属担体２
１が直接に固定されている。

この金属担体２１としては主にステンレス銅板、鉄板等
を用いる。

金属担体２１上には第４図に示すように、担体２１とセ
ラミックス１４ｂとの密着性を良好なものとするために
金属粉１４ａを溶射し、その上にセラミックス１４ｂを
溶射する。

金属粉１４ａとしては担体２１かステンレス銅板のとき
＋ｉ＝ツケルークロム系の粉末を、鉄板のときは鉄粉を
用いるとよい。

なお、セラミックス１４ｂと金属担体２１とが良好に密
着する場合はこの金属粉１４ａは必ずしも必要としない
。

セラミックス１４ｂの土にはｒ−アルミナの様な比表面
の比較的大きいセラミックスを付着させ、その後触媒物
質１４ｃを含浸させて一体型触媒１４を造る。

この場合セラミックス１４ｂとしてはアルミナ、シリカ
、ジルコニア、マグネシア等の耐熱性のある酸化物を用
い、出来るだけ金属担体２１と熱膨張計数が近似した材
料を用いる方が冷却、加熱による熱応力に対する耐久性
が良くなる。

上記構成の作動を説明する。

アルコールタンク９からアルコール置割装置１１ｂによ
り制御された量のアルコールが反応器Ｉに送られ、同時
に空気ポンプ１３ａから圧送される空気は空気量制御装
置１３ｂによって供給量を制御され反応器７に送られる
。

（このときの空気量は、アルコール量に対し理論空気量
の１部６程度とした。

）こうして送られたアルコール鮫よび空気は点火装置８
によって一部が酸化反応し、残りに気化され機関排気ガ
スで加熱された触媒１４によって水素、一酸化炭素に富
む改質ガスに変換される。

機関５からの排気ガスは排気管６０大径部６ａに設けた
邪魔板１９により適当に分散してパイプ２０内を通過し
触媒１４を熱する。

このとき触媒の担体は金属担体２１であり１熱伝導性に
優れ触媒１４に効率良く熱を伝導する。

点火装置８への電力の供給は機関が充分暖機された状態
においては必ずしも必要としない。

このようにして得られた改質ガスは冷却器１６で適当に
冷却された後、エアクリーナ１かも吸入される空気と混
合器３にて混合され、さらに気化器４にて通常の燃料と
混合されて機関５に吸入され燃焼される。

この燃焼時には改質ガス特に水素によって燃焼が良好に
行なわれるものであり、混合気は非常に希薄な空燃比に
て燃焼でき、機関の排気ガス中の有害排気ガス成分の量
を極めて低減できる。

気化器４に送る燃料としてはガソリン、軽油、灯油、ジ
ーゼル油等の炭化水素燃料からケトン類、アルコール類
に至る燃料の使用が可能である。

また改質反応させるアルコールとしては、メチルフルコ
ール、エチルアルコール、フロビルアルコール等の低級
アルコールが適する。

この他に、これらのアルコールにガソリン、軽油、灯油
、ジーゼル油等の炭化水素を添加した混合液の使用も可
能である。

次に一体型触媒１４の製作例を示す。

金属担体２１としてステンレス５ＵＳ４３０鋼材を用い
、金属粉としてニッケルークロム系の酸化物粉末を金属
担体２１に溶射した後、アルミナ粉末を溶射させる。

出来上がったものをエチルシリケートを結合剤としたｒ
−アルミナ水溶液中に浸し真空雰囲気にて脱気泡を行な
いながら５〜１０分間含浸させる。

１５０〜２００℃で２時間乾燥したｆｆ１４００℃で１
．５〜２時間焼成しγ−アルミナをアルミナ上に付着さ
せる。

この方法を２〜３回繰９返す。

次に硝酸第２鉄０．５モル溶液に浸し真空雰囲気で脱気
泡を行って鉄を含浸する。

そして１１０℃で乾燥後６００℃で２時間燃成し鉄を酸
化物１で分解する。

その後硝酸ニッケル２．５モル＋無水クロム酸１．５モ
ル混合液、硝酸鋼１．５モル＋硝酸ニッケル２，５モル
混合液にても同線な含浸乾燥、焼成を繰９返す。

以上の様にしてＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ −（’ ｕ系の触媒
なｒ−アルミナ上に付着し一体型触媒を作る。

アルコールとしてメチルアルコールを用いるとこの一体
型触媒１４は約１５０℃から反応を開始し３００℃で十
分な性能を発揮する。

メチルアルコール１モルカラ水素１．４〜１．５モル、
一酸化炭素ｏ、７〜０．８モルを作ることができる。

これを式％式％ （１） 以上述べた本考案の効果を列挙すると次のようである。

（１）内燃機関の排気系を流れる排気ガスの熱で改質反
応器内の一体型触媒の金属部を加熱するから、一体型触
媒は高温となるため、改質反応器内に導入されたアルコ
ールもしくはアルコールを含む混合液と空気との反応が
著しく促進され、従って、煤タール分の析出を少なくし
て水素を含む改質ガスを得ることができる。

（２）内燃機関から排出される排気ガスは上記の改質ガ
スとともに内燃機関には導入させないため、内燃機関の
不調を招来することがない。

（３）一体型触媒は排気ガスの熱によって加熱されるよ
うに金属担体を備えているが、この金属担体の金属表面
にセラミック層を設け、かつこのセラミック層の表面に
触媒物質を担持させであるため、セラミック層を多孔質
にすることで金属担体を用いても触媒活性面積を増大で
き、結局のところ触媒性能を向上できる。

（４） 排気ガス中の鉛、リンなどの被毒物質によっ
て一体型触媒が被毒されることはない。

（５）排気ガスが通る多数のパイプに、フィン状の多数
の金属担体を直接に固定したから、パイプ内を通る排気
ガスの熱は金属担体に良好に伝達され、しかも該金属担
体は多数あってフィン状であるため、排気ガスの熱を極
めて効率よく改質反応に供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置を装着した内燃機関の系統図、第２
図は第１図図不要部の拡大模式図、第３図は第２図図示
一体型触媒の要部拡大断面図、第４図は第３図図不要部
のさらに拡大した断面図である。 Ｉ・・・・・・改質反応器、１４・・・・・・一体型触
媒、２１・・・・・・金属担体。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 排気ガス通過用の多数のパイプと、このパイプの外周に
   直接に固定したフィン状の多数の金属担体と、この担体
   の表面に設けられ、触媒物質を担持しているセラミック
   層とを有する一体型触媒を備え、この一体型触媒を、ア
   ルコールもしくはアルコールを含む混合液と空気とが導
   入される改質反応器内に収容し、この改質反応器を内燃
   機関の排気系の途中に設置し、この排気系を流れる排気
   ガスを前記多数のパイプ内に導入し、この排気ガスの熱
   で前記多数の金属担体を加熱する構造とした内燃機関用
   改質ガス発生装置。